淺析小興安嶺過伐林內光照條件及植被演替規律

葉林 李巍巍 徐杰

淺析小興安嶺過伐林內光照條件及植被演替規律

葉林 李巍巍 徐杰

(伊春林業科學院，黑龍江伊春153000)

針對小興安嶺伊春林區的過伐林，通過均勻機械布點的方式調查林內光照條件分布狀況，利用冠層儀觀測手段定量計算觀測點的郁閉度作為光照條件的分析指標；同時通過植被分層頻度調查研究過伐林下植被的演替趨勢。結果顯示，過伐林中雖然紅松種群在更新層和演替層都有較好的分布頻度，具有進展演替恢復闊葉紅松林的潛力，但是由于過伐林的整體郁閉度偏大，近半數區域的郁閉度都在0.8以上，對演替層紅松幼樹的生長有較大的影響，需要采取合理的透光撫育經營措施。

郁閉度；定量觀測；植被演替；透光撫育

小興安嶺的過伐林是原始紅松林經過多次擇伐后形成的林分，原有的以紅松為主的上層林木幾近消失，林中留有部分紅松及珍貴闊葉樹種的中小徑木和更新幼苗，是最容易恢復為原始紅松混交林的森林類型。原始林的上層林冠逐漸疏開后，原來處在演替層的樹木及侵入的陽性樹種生長起來形成過伐林的主林層，以闊葉樹種為主。過伐林的林內光照條件較原始林發生了顯著變化，使林下植被的演替進程發生明顯的改變。

1 自然概況

伊春林區位于黑龍江省東北部，北緯 46°28′-49°21′，東經 127°42′-130°14′。 全林區地處小興安嶺北部，山地構成地貌的主體，海拔一般在400-1 000m，最高海拔為1 492.9m(平頂山)，最低海拔86m(嘉蔭河口)。伊春屬北溫帶大陸季風氣候區。四季分明，冬季嚴寒、干燥而漫長;夏季溫熱而短暫。年平均氣溫-1～1℃，最冷為1月份，平均氣溫-20-25℃，最熱為7月份，平均氣溫20-21℃，極端最高氣溫為35℃。全年≥10℃活動積溫1 800-2 400℃，無霜期 90-120d。年平均日照數2 355-2 400h。年降雨量550-670mm，降雨集中在夏季。干濕指數1.13-0.92，屬濕潤地區。土壤以暗棕壤為主。全市行政區劃面積32 800.29km2，林業施業區劃面積3 960 000hm2。

2 研究方法

研究數據來源于固定標準地調查。2013-2015年在小興安嶺的南部、中部和北部各選一個林業局進行固定標準地調查，先后在金山屯林業局育林林場、翠巒林業局解放經營所、沖鋒經營所和新青林業局青林林場進行臨時標準地調查。

調查方法：標準地面積100m×100m，每塊標準地詳細記載林分因子、土壤因子和立地因子;將標準地用10m×10m的網格劃分成100個小區，在每個小區中詳細記載每株喬木樹種(包括幼樹、幼苗)的樹高、胸徑、冠幅和位置座標;在每個小區中心設一個5m×5m的灌木樣方和1m×1m草本植物樣方各一個，在5m×5m的樣方中調查記載灌木樹種的種名、樹高、株數，分層記錄樹木出現的頻度(1m以下為更新層、1m以上至主林層樹冠下部為演替層、超過主林冠層下限為主林層);在1m×1m樣方中詳細記載草本植物的種類和數量。在每個樣方中心設太陽輻射觀測點，用冠層儀觀測記錄冠層圖像。

為方便生產實際應用，本課題對林分輻射分布的研究以林分郁閉度為主要指標，通過在林分內均勻機械布點觀測過伐林郁閉度的分布規律，郁閉度用冠層儀進行定量觀測。冠層儀通過魚眼鏡頭記錄林地測點處的天空影像，見圖1。

對每一測點的冠層影像，在水平面方向劃分為8個方位，每個方位按觀測頂角劃分為18個扇區，整個影像被分為144個扇區，通過專用軟件判讀出林冠下觀測點的天空總透光比。為模擬人眼估測郁閉度的視角，去除冠層影像遠心端的6個扇區的數據進行定量計算，以透光比與1的補數作為郁閉度的定量觀測值。

植被頻度計算公式：

頻度＝有該種的樣方數/樣方總數[1]

3 結果分析

3.1 過伐林內郁閉度分布規律

計算統計過伐林標準地郁閉度觀測數據[2]，結果見表1、表 2。

圖1 冠層影像及扇區劃分

表1 過伐林標準地郁閉度定量觀測統計參數

表2 過伐林標準地郁閉度分布統計表

從表1和表2的數據可以看到，過伐林內的光照條件差異很大，郁閉度從0.42-0.87均有分布，極差達到0.45，總體平均值為0.72，林內郁閉度分布主要集中在0.7-0.8，占全部測點的80%。

圖2為過伐林標準地郁閉度分布示意圖，直觀體現了過伐林內的光照條件分布狀態。過伐林內郁閉度較小(0.4-0.5)的區域只占5%;郁閉度適中的區域(0.6-0.7)占50%;郁閉度較大的區域(0.8-0.9)占45%。顯示過伐林林分內有近一半的區域郁閉度過高，對林內紅松幼樹的生長有較大影響。

圖2 過伐林標準地郁閉度分布圖

3.2 過伐林植被演替

通過對過伐林標準地進行樣方植被分層頻度調查，計算統計相應郁閉度定量觀測值，結果見表3。

表3 過伐林植被分布分層頻度調查表

(1)過伐林的林隙斑塊由于上層林冠的疏開，紅松種群的更新幼苗已經完成進級生長進入演替層，建群種紅松在林隙斑塊的更新層沒有分布，而在演替層的分布頻率較高，達到58%。這是沒有后續來源的寶貴資源，是恢復闊葉紅松種群向主林層演替生長速度最快的目的樹種;硬闊葉樹種在林隙斑塊的更新層和演替層都有很高的分布頻率，是林隙斑塊的演替進展樹種，無論是在成熟林還是中幼齡林都是紅松的最佳伴生樹種，為撫育的保留樹種;林隙斑塊中的先鋒樹種在演替層的分布頻率達到100%，在更新層的分布頻率為0，是林隙斑塊演替最火爆的先行者，也是后繼無人的過客。由于先鋒樹種的幼年期生長速度快，會很快填補林隙的上層空間，對林隙演替層的紅松和硬闊葉樹的生長產生影響，是森林撫育需要清除的對象。

(2)在過伐林的林冠下，紅松種群在更新層和演替層都有很高的分布頻度，有很好的進展演替潛力。但同時在演替層的14%樣方中出現了紅松的枯死木，枯死木為3-5m高的紅松幼樹，說明過伐林林冠下存在郁閉度較高的斑塊，對演替層紅松幼樹的生長有較大的影響，需要采取合理的透光撫育措施。

4 結論

(1)小興安嶺的過伐林下的光輻射差異顯著，林分整體郁閉度偏大，近半數區域的郁閉度都在0.8以上，對林冠下紅松幼樹的生長有較大的影響。

(2)建群種紅松在林隙斑塊的演替層、在林冠下斑塊的更新層和演替層均有良好的分布頻率，證明過伐林具有恢復闊葉紅松林的良好基礎。

(3)為確保紅松幼苗幼樹順利演替生長，無論在林隙斑塊生長迅速的先鋒樹種，還是部分形成過大郁閉度的林冠層，都需要適當合理的撫育措施。

[1]王義弘，李俊清，王政權.森林生態學實驗實習方法[M].哈爾濱:東北林業大學出版社，1990.

[2]唐守正，郎奎健，李海奎.統計和生物數學模型計算[M].北京:科學出版社，2009.

責任編輯：富春凱

Analysis on the Light Conditions and Vegetation Succession Law of Over-logged Forest in Xiao Xing′an Mountains

YE Lin， LIWei-wei， XU Jie
(Yichun Academy of Forestry Science in Heilongjiang Province， Yichun 153000， China)

According to theover-loggedforest of Yichun in Xiao Xing′an Mountains， investigatethe distribution of light condition in the forest by means of uniform mechanical distribution，anduse canopy observation method to measure and calculate as an index of illumination analysis;Meanwhile，investgatethe succession trend of vegetation under the forest through the frequency of vegetation.The results showed that the populations of Pinus koraiensis had better distribution frequency in the regeneration layer and the succession layer， and had the potential for succession.However， since the overall canopy density of the over-logged forest is too large，more than half of the crown densityareas were above 0.8.which have great influence on the growth of the young trees of Pinus koraiensis of the succession layer，and needs reasonable crown thinning and management measures.

Canopy density;Quantitative observation;Vegetation succession;Crown thinning

S753.9

A

1674-6341(2017)05-0014-03

10.3969/j.issn.1674-6341.2017.05.005

2017-08-08

伊春市政府攻關課題“闊葉紅松林近自然恢復配套經營技術研究”(G2013-5)。

葉林(1963—)，男，黑龍江伊春人，研究員級高級工程師。研究方向:森林培育。